光对园艺植物花青素生物合成的调控作用

花青素是植物中一类重要的类黄酮化合物,在植物花朵、果实等器官色泽形成和抗氧化过程中起着重要作用。植物组织中花青素的形成依赖于光信号,但是光信号对花青素生物合成的调控机制及信号网络很大程度上还不清晰。本文简述了花青素生物合成及运转过程的研究进展,简要归纳了MYB、bHLH、WDR三类主要因子对花青素合成的转录调控作用,重点阐释光信号（光强、光质、光照时长）对植物花青素合成的调控作用。研究表明,光环境（光强、光质、光照时长）主要通过不同的光受体（UVR8、CRYs、PHOTs、PHYs）影响光信号通路重要因子COP1的泛素化能力和HY5的稳定性,以及其他光信号转录因子如光敏色素互作因子PIFs的稳定性,进而调控花青素的生物合成过程。这些光信号因子一方面直接结合到调控花青素合成的MYB、bHLH、WDR三大类转录因子上,转录激活或抑制它们的表达进而调控花青素的合成;另一方面,这些光信号因子通过与MYB、bHLH、WDR三大类转录因子蛋白互作,影响它们形成的MBW复合体稳定性,进而调控花青素的合成。此外,这些光信号因子还可以通过不依赖于MBW复合体的通路调控花青素的合成,如HY5通过调控miR858影响花青素的生物合成;另外,一些未知的光响应因子可能以不依赖MBW通路的方式直接或间接地调控花青素合成基因和液泡膜上的运转蛋白,改变液泡酸化,调节花青素的合成。同时,光信号会影响光合电子传递,光合电子传递链中的一些因子也会通过依赖和不依赖MBW的途径影响植物花青素的合成。这些途径如何协调以及哪些信号因子优先受光环境（光强、光质、光照时间）调控?本文为深入研究光信号对花青素生物合成的调控机理提供参考,以探索光调控花青素积累的有效途径及靶标分子,为利用基因工程、代谢工程和光环境调控手段改良园艺植物花青素积累提供理论基础。     

Neuroprotective effect of novel Rho kinase inhibitor FSD-C10 on a mouse model of Alzheimer disease

AIM: To explore the neuroprotective effect of novel Rho kinase inhibitor FSD-C10 on Alzheimer disease (AD) model of APP/PS1 double transgenic (Tg) mice. METHODS: Male APP/PS1 Tg mice (n=20) at 8 months of age were randomly divided into 2 groups:model group and FSD-C10 treatment group. The mice were treated with normal saline or FSD-C10 (25 mg·kg^-1·d^-1) by intraperitoneal injection, once daily for 2 months. Age-and sex-matched wild-type (WT) mice without treatment were used as the control. The Morris water maze (MWM) test and SMART 3.0 behavioral record system were applied to examine and analyze the spatial cognitive function of the mice. The protein levels and distribution of Aβ, p-tau and synapse-associated proteins such as synaptophysin, α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor (AMPAR) and postsynaptic density protein 95 (PSD-95) were determined by immunofluorescence staining. The protein levels of phosphorylated amyloid precursor protein at Thr668[p-APP(Thr668)], beta-site APP-cleaving enzyme 1 (BACE1) and synapse-associated proteins in the brain were analyzed by Western blot. RESULTS: Compared with model group, FSD-C10 treatment significantly improved the cognitive function of the APP/PS1 Tg mice, accompanied by reduced Aβ deposition and p-tau level, increased protein level of p-APP (Thr668) in the central nervous system, decreased expression of BACE1, and increased expression of synapse-associated proteins in the brain of the mice (P<0.05). CONCLUSION: FSD-C10 has neuroprotective potential in the APP/PS1 Tg mice. The mechanism may be related to enhancing the non-amyloidogenic APP cleavage pathway, reducing the production of Aβ oligomers, the deposition of senile plaques and the amount of tau protein, up-regulating synapse-associated proteins, and increasing synaptic plasticity.     

Characterization of Genomic Integration and Transgene Organization in Six Transgenic Rapeseed Events

To characterize the DNA rearrangement of both the T-DNA region and the genomic insertion site during T-DNA insertion, the Genomewalker strategy was used to isolate the junctions between the inserted DNA and the plant genomic DNA in six rapeseed events as well as the genomic DNA at the sites before integration. During transformation in each of the six events, portions of both the right border（RB） and left border（LB） regions of the T-DNA were deleted, ranging from a 7 nucleotide deletion of the LB repeats in event RF1 to a 207 bp deletion of the LB region in event RF2. For the six events, T-DNA integration resulted in a deletion at the target site spanning less than 100 bp. Sequence analysis indicated that the T-DNA was integrated into the coding region of various native rapeseed genes in events RF1 and RF2. Duplications of the genomic DNA target site were observed in events RF2, RF3 and Topas 19/2. And multimerization of transgenes was found in event Topas 19/2, in which, the T-DNA was integrated as a head-to-head（RB-to-RB） concatemer into the recipient genome. In event MS1, chromosomal translocation or a large target-site deletion may have occurred during T-DNA integration, which was identified due to a failure to amplify the presumptive insertion site based on the flanking rapeseed DNA sequences. Our results provide comprehensive data concerning transgene organization and the genomic context of the T-DNA in six rapeseed events, which can aid in the developing of insert fingerprinting and the monitoring of long-term genetic stability and potential unintended effects of transgenic events.     

中国不同品种谷子抗性淀粉分布规律

抗性淀粉是谷子中的重要功能成分。对来自中国4个生态区10个省份216个谷子品种抗性淀粉含量进行分析。结果表明,中国谷子地方品种抗性淀粉平均值为2.43%,含量变幅为0.00%~6.74%,变异系数为50.26%,呈偏正态分布;不同生态区谷子抗性淀粉含量从高到低依次为内蒙古高原、华北平原、东北平原、黄土高原,且内蒙古高原和黄土高原之间差异显著(P0.05);不同省份抗性淀粉含量存在一定差异,其中黑龙江谷子抗性淀粉含量显著高于内蒙古和甘肃(P0.05),其他省份间差异不大;不同省份谷子(黑龙江除外)和不同生态区品种谷子抗性淀粉含量以2.00%~4.00%为主。     

黑豆—油菜与大豆—油菜轮作模式土壤镉修复能力比较

通过设置黑豆-油菜、大豆-油菜的轮作模式在湖南醴陵进行大田试验,结果发现黑豆表现出较强的镉富集能力,其根、茎、叶及果壳中镉含量分别为2.14、2.63、4.10及1.34 mg/kg,富集系数均在1以上。油菜各个部位镉含量较高的分别为叶与茎,达到了7.13和4.73 mg/kg。黑豆各部位镉转运系数均高于大豆,各油料作物提取的重金属主要集中在茎与叶。大豆叶的镉富集系数为2.06,茎的镉富集系数为0.86,明显低于黑豆同部位的富集能力。每公顷土地经过一轮黑豆-油菜、大豆-油菜轮作分别能够从土壤中提取73.52 g和51.68 g的镉,对土壤重金属镉的修复效率约为3%。     

饲草作物对土壤健康与农业可持续发展的作用

饲草作物是指为增加土壤肥力,防止土壤侵蚀,累积和保护土层,增加土壤养分和含水率以及提高土壤质量而种植的植物。饲草作物为农田土壤提供了诸多益处,其还有助于增加和维持土壤中的微生物多样性。本文对多种饲草作物对土壤特性的作用,如土壤含水量、土壤微生物的活动、土壤碳固存、土壤硝态氮淋失、土壤水分和土壤健康等进行综述。饲草作物的选择通常取决于其自身对土壤的作用,其他考虑因素还包括天气条件,播种时间,是否为豆科植物以及杀灭饲草作物的时间和方法。研究表明,饲草作物也可用于减缓气候变化,抑制作物中的杂草,增加可交换的营养物质如Mg2+和K+,具有一定的经济性。另外,覆盖作物也会存在一些问题,包括杀灭覆盖作物的方法,其可能成为病原体的寄主,饲草作物的再生性以及短期收益不明显。尽管有一些局限,饲草作物仍被认为可以明显改善土壤整体健康状况,为主栽作物提供可持续的生态环境。     

经济作物替代薯稻三熟制早稻对肥料利用、土壤养分和经济效益的影响

为缩短“薯-稻-稻”三熟制作物早稻的生育期,促进“薯-稻-稻”茬口顺畅衔接,提高整体经济效益,本研究以不同经济作物替代早稻,分别在2016年惠东县和2017年白云区试点进行田间试验,共设置5个处理:休耕T₀(空白对照,不种任何作物)、常规处理T_CK(早稻)、T₁(黄瓜)、T₂(豆角)、T₃(甜玉米),探究不同春播经济作物生育期、产量、种植效益和肥料效率及土壤酶活的差异。结果表明,种植黄瓜、豆角和甜玉米替代早稻均可明显增加经济效益和缩短生育期。其中,T₃效果最优,与T_CK相比,单位面积种植效益增加了1.32~3.72 元·m^-2,生育期缩短了37~43 d,收获指数提高了18.6%~20.1%;同时,增加了土壤有效磷和速效钾含量,增强了土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性。综上,甜玉米等经济作物代替早稻形成的“经济作物-中晚稻-冬种马铃薯”三熟轮作模式可以使作物茬口衔接更加顺畅,提升三季作物的整体经济效益,对农民增收具有积极作用。本研究为优化广东乃至华南“薯-稻-稻”三熟区的种植模式提供了理论基础和实践依据。     

土下作物自动对行挖掘收获试验台研制

为了提高土下作物机械化收获质量和效率,解决土下作物收获机械田间试验成本高、效率低、数据采集不便且受天气因素影响大等问题,该研究设计了一种土下作物机械收获自动对行挖掘试验台。该试验台主要由传动装置、速度调节装置、偏离行中心距调节装置、块根固定及株距调节装置、偏离探测装置、液压纠偏执行机构和挖掘模拟装置以及测控系统和液压系统组成。在分析试验台工作原理的基础上,进行了关键部件的结构设计及参数确定,设计了集成角度传感器、位移传感器、速度传感器的机电液一体化测控系统。以甜菜收获为研究对象,以株距、偏离行中心距离和前进速度为试验因素,以漏挖率为指标进行试验台准确性田间对比正交试验。试验结果表明,在不同前进速度、偏离行中心距离、株距等参数组合下,试验台试验漏挖率为2.33%~2.72%,田间试验漏挖率为2.38%~2.92%。与田间试验相比,漏挖率绝对偏差率范围为2.10%~6.85%,平均偏差率为3.67%,且漏挖率越大,偏差率越大,试验台具有较好的准确性。该研究可为甜菜、萝卜、土豆等土下作物的自动对行挖掘收获系统设计提供参考。     

油料作物油脂合成调控研究进展

植物油脂不仅是人类可食用油的主要来源,也是人类生产生活中重要的可再生原料。本文概述了植物油脂的生物合成途径,从母体效应、QTL、GWAS等多个方面总结了油料作物油脂合成的遗传学研究进展,同时探讨了已知的油脂合成调控相关基因的功能。本文综述了该领域的研究现状,为深入了解油料作物油脂合成调控网络提供了参考,也为油料作物的分子改良和遗传育种提供了理论基础。     

中国野生毛葡萄芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23调控抗白粉病的研究

利用同源克隆法得到抗白粉病的中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23的开放阅读框，并构建过表达载体；通过器官发生途径诱导不抗白粉病的欧洲葡萄‘无核白’分生愈伤组织并采用农杆菌介导法对其进行转化；经过PCR检测和Western blot鉴定，获得了5株VqSTS11超量表达植株和3株VqSTS23超量表达植株；人工接种白粉菌发现，转基因植株中白粉菌菌丝生长速度慢，孢子萌发受到一定的抑制，并且转基因植株中芪合酶基因相对表达量升高，抗病相关基因表达上调，芪类物质含量积累增多。本研究结果进一步证明中国野生毛葡萄‘丹凤–2’芪合酶基因VqSTS11和VqSTS23对白粉菌具有抗性，‘丹凤–2’可以为改良欧洲葡萄品种抗病性提供抗病基因，作为抗病育种的资源。